使用矩张量势实现CoCrFeNi和CoCrNi短程有序性和堆叠错位能的DFT 精度
材料科学
2025-09-16 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
中等熵合金如CoCrFeNi和CoCrNi因其卓越的机械和热力学性能而备受推崇，这些性能源于复杂的化学无序和原子尺度相互作用。虽然密度泛函理论（DFT）已为这些系统提供了基本洞察，但其高计算成本限制了大规模现象的探索。经典原子势用于弥补这一差距，但常缺乏捕捉多体相互作用和化学短程有序性（CSRO）效应所需的精度。本文开发了基于矩张量势（MTP）的机器学习势，旨在平衡精度与效率。该势在涵盖从单元到四元构型的完整DFT数据库上进行训练，能够在多样化的结构和化学环境下以接近DFT精度复现能量、力和应力。它准确预测弹性性能，恢复与DFT一致的弹性模量和剪切模量的组成趋势。混合蒙特卡罗/分子动力学仿真捕捉CSRO，复现关键DFT报告的特征，包括Cr-Cr和Fe-Fe排斥以及Ni-Cr有序。堆叠错位能被建模，CoCrNi的面内剪切能（ISF）约为54 mJ/m2，CoCrFeNi为36 mJ/m2，与DFT预测一致。局部化学环境对堆叠错位的影响也得到解析：Co富集平面降低，而Cr或Fe富集平面升高堆叠错位能。通过在DFT成本的分数定价下实现大规模高保真模拟，所开发的MTP为FCC中等熵合金的热力学稳定性、缺陷行为和机械响应的预测建模提供了稳健框架。
引用
@article{arxiv.2509.11231,
title = {Achieving DFT accuracy in short range ordering and stacking fault energy using moment tensor potential for CoCrFeNi and CoCrNi},
author = {Mashroor S. Nitol and Artur Tamm and Subah Mubassira and Shuozhi Xu and Saryu J. Fensin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.11231},
year = {2025}
}